中國戰機大規模換裝國產航空發動機 國產大飛機航空發動機市場發展機遇

• 黃江 2022年12月26日 來源：新浪 1483 98
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此前殲20已經換裝了國產航空發動機,其他類型的戰機也開始陸續地換裝國產發動機,加上這次殲15大規模換裝國產航空發動機,預示著中國戰機迎來了換裝“心臟”的熱潮。

航空發動機是在高溫、高壓、高速旋轉的惡劣環境條件下長期可靠工作的復雜熱力機械，在各類武器裝備中，航空發 動機對材料和制造技術的依存度最為突出，航空發動機高轉速、高溫的苛刻使用條件和長壽命、高可靠性的工作要求， 把對材料和制造技術的要求逼到了極限。

航空發動機是飛機的心臟，它直接影響飛機的性能、可靠性及經濟性，是飛機的核心部件。航空發動機的研制對結構力學、材料學、氣體動力學、工程熱力學、轉子動力學、流體力學、電子學、控制理論等學科都有極高要求，世界上具備獨立研制航空發動機能力的國家只有美、俄、英、法、中等少數幾個。獨立研制發動機是一個國家成為航空強國的重要標志。

航空發動機主要可分為三種類型，即活塞式、燃氣渦輪式和沖壓式，三種航空發動機特點及用途各不相同。目前應用最廣的燃氣渦輪航空發動機，其又可分為四類，分別為渦輪軸發動機，多用于直升機和垂直/短距起落飛機;渦輪風扇發動機，用于現今大多數飛機;渦輪螺旋槳發動機，主要應用于在中低速飛機或對低速性能有嚴格要求的巡邏、反潛或滅火等類型飛機;渦輪噴氣發動機，主要用于超音速飛機。

中國戰機大規模換裝國產航空發動機

此前殲20已經換裝了國產航空發動機,其他類型的戰機也開始陸續地換裝國產發動機,加上這次殲15大規模換裝國產航空發動機,預示著中國戰機迎來了換裝“心臟”的熱潮。

珠海航展上列裝國產航空發動機的殲20戰機以非常震撼的姿勢降落，引起了現場一片轟動，展現了國產航空發動機的優異性能。另外中國旋轉爆震發動機的消息流出，更是引起了西方國家關于中國航空發動機彎道超車的擔憂。事實上，航展中我們的無人機發動機、民航大飛機發動機還有其他類型的航空發動機都給人們帶來了驚喜。可以說越發自信的中國，對于自己取得的巨大成績也不再藏著掖著。當然，能夠公開展示出來的都是技術成熟的成績，還有大量的核心突破沒有公開展示。通過相應的成就可知，中國在航空發動機領域已經取得了體系性突破，并且向上突圍的態勢越來越明顯清晰。

中國航空發動機產量及增速情況

隨著近年來我國經濟的不斷增長及相關高新材料行業的快速發展，我國航空發動機行業也隨之迅速發展。據資料顯示，2021年我國航空發動機行業營收規模達266.1億元，同比增長3.9%。

根據中研普華研究院《2022-2027年中國航空發動機行業供需趨勢及投資風險研究報告》顯示：

航空發動機屬于典型的技術密集型、資本密集型產業，行業壁壘較高，具有典型的高投入、高門檻、長周期的特點，使得航空發動機行業長期以來一直處于寡頭壟斷的局面。從全球商用航空發動機來看，2021年全球新交付商用航空發動機市場呈現CFM國際、普拉特·惠特尼、羅爾斯·羅伊斯、通用電氣四大巨頭寡頭壟斷的競爭格局，市場份額分別為59%、26%、8%和7%。

航空發動機作為我國航空航天事業的核心部件之一，為了促進行業的發展，國家有關部門陸續出臺了一系列相關政策，支持、鼓勵支持大飛機、新材料等行業的發展，推動行業國產化率不斷提升，為行業的發展提供了良好的政策環境。

航空發動機材料有哪些?

鈦具有密度小、比強度高、導熱系數低、低溫性能好、耐腐蝕能力強、生物相容性好等突出特點，被廣泛應用于航空、 航天、艦船、兵器、生物醫療、化工冶金、海洋工程、體育休閑等領域，被譽為“太空金屬”、“海洋金屬”、“現 代金屬”和“戰略金屬”。

鈦合金是以鈦為基加入適量其他元素，調整基體相組成和綜合物理化學性能而形成的合金。與航空發動機常用的高溫合金、鋼等金屬材料相比，鈦合金具有低密度、高比強度、抗疲勞、耐腐蝕、工作溫度范圍 寬等性能優勢，非常適合航空發動機的使用和服役需求。減重對提高在鈦合金耐熱能力范圍內，航空發動機部件多數 選用鈦合金材料，集中用于風扇、低壓壓氣機和高壓壓氣機的葉片、盤、整體葉盤、軸頸、盤軸、機匣等關鍵件或重 要件，以及各類管路、緊固件等。目前，鈦合金在先進航空發動機上的用量約占整機重量的 25%~40%，使用溫度從 進氣口的大氣溫度到接近 600℃，對減輕發動機結構重量、提高推重比(或功重比)、降低耗油率等起到了關鍵作用。

高溫合金是能夠在 600℃以上及一定應力條件下長期工作的一類金屬材料，具有優異的高溫強度、良好的抗氧化和抗 熱腐蝕性能，良好的疲勞性能、斷裂韌性等綜合性能，是軍民用燃氣渦輪發動機熱端部件不可替代的關鍵材料。在世 界先進發動機中，高溫合金材料用量已占到發動機總重量的 40%~60%。高溫合金按工藝的不同，可分為變形高溫合金、鑄造高溫合金和粉末高溫合金幾種不同的類型。變形高溫合金具有良好的力學性能，主要用于制造航空發動機高壓壓氣機后面級葉片、盤、機匣、燃燒室機匣等零部 件。鑄造高溫合金又可細分為等軸晶、定向凝固柱晶和單晶高溫合金。鑄造高溫合金具有較好的綜合性能以及抗氧化、抗 熱腐蝕性能，主要用于制造高低壓渦輪工作葉片和導向葉片等零部件。其中的鎳基單晶高溫合金是在等軸晶和定向凝 固柱晶基礎上發展起來的一類先進的發動機葉片材料。

與其他高溫合金相比，鎳基單晶高溫合金具有更為優異的綜合 性能，成為高推重比航空發動機的關鍵材料。粉末高溫合金是用粉末冶金工藝制備的高溫合金，用粉末冶金方法生產的高溫合金，組織均勻、細小，提高了合金的 屈服和抗疲勞強度，表現出優異的綜合力學、熱工藝及耐腐蝕、抗氧化性能。目前，粉末高溫合金主要用于制造航空 發動機渦輪盤、壓氣機盤、鼓筒軸、封嚴盤、封嚴環、導風輪以及渦輪盤高壓擋板等高溫承力轉動部件。

從發動機所用材料的趨勢來看，碳纖維復合材料、陶瓷基復合材料、鈦鋁化合物、金屬基復合材料的用量占比在不斷 提升。復合材料的重量輕、強度高等材料特性，很好地契合了航空發動機高推重比、低耗油的發展趨勢，用復合材料替代傳 統材料，可以起到顯著的減重效果。因此，復合材料在航空發動機領域逐漸得到應用，且應用前景廣闊。目前航空發 動機上使用最廣泛的就是樹脂基復合材料、陶瓷基復合材料和金屬基復合材料。

以陶瓷基復合材料為例，從 2015 年 起，GE 公司開始在 GE9X 上開展包含燃燒室火焰筒內外環第一級高壓渦輪外環、第二級渦輪導向器、渦輪轉子葉片 的陶瓷基復合材料部件試驗，來驗證整套熱端部件的功能性和耐久性。發動機的陶瓷基復合材料渦輪轉子葉片能夠實 現葉片減重 2/3，耐溫提高 20%，對耗油率改善的貢獻率達到 30%;而使用陶瓷基復合材料的燃燒室火焰筒能以更少 的冷卻空氣量應對更高的溫度，改善發動機熱效率。

國產大飛機航空發動機市場發展機遇

中國商飛公司將向中國東方航空交付全球首架C919大型客機。根據中國商飛發布的《2021-2040年商用航空發動機市場預測》數據，預計未來20年，中國航空市場將接收50座級以上客機9084架，市場規模約1.4萬億美元。隨著C919商業化開啟，萬億級大飛機產業鏈正蓄勢待發。

航宇科技為國產大飛機C919的LEAP發動機的環形鍛件供應商，已應用在國產大飛機C919上。

航宇科技公司于2017年2月與GE航空簽署五年長期采購協議，開始為新一代窄體客機LEAP發動機供應包括高壓渦輪機匣、風扇機匣鍛件等眾多產品。之后，2021年又一次參加GE航空LEAP發動機2023年-2027年期間供貨全球招標，繼續取得更加良好的戰績，供貨品種和份額進一步提升。

2022年1月，國務院發布《“十四五”現代綜合交通運輸體系發展規劃》，指出我國將重點推動C919大型客機示范運營和ARJ21支線客機系列化發展。

隨著C919飛機交付的增加，航宇科技相關負責人認為，相應的LEAP發動機及其環鍛件的需求清晰可見，公司面臨著C919飛機帶來的發展機遇。

大飛機是國之重器，是一個國家科技能力、工業水平和綜合實力的集中體現。讓中國的大飛機飛上藍天，既是國家的意志，也是全國人民的意志。作為《國家中長期科學與技術發展規劃綱要(2006-2020)》確定的重大專項，C919大飛機項目旨在與波音、空客并立，在民航客機市場中占據一席之地。C919大型客機是中國自行研制、具有自主知識產權的中短程商用干線噴氣式飛機，于2017年5月5日成功首飛。

2022年9月，C919大型客機獲得型號合格證，意味著C919拿到了進入民用航空市場的“準入證”。隨后，C919還需獲的生產民用飛機需要取得生產許可證，以確保批量生產出來的飛機符合經批準的型號設計;在此基礎上，每架飛機還需要取得適航證，即“準飛證”，用以表明該架飛機處于安全可用的狀態。根據中國商飛官網，C919已經擁有了累計28家客戶815架訂單，預計2022年完成首架交付。同時，根據中國東航5月披露公告，中國東航擬非公開發行的募集資金總額(含發行費用)不超過人民幣150.00億元用于引進38架飛機項目等，其中即包括4架C919，單價為6.53億元人民幣/架。

除了國內市場外，C919的國際市場也逐步打開。一般而言，飛機走向國際市場分為兩種情況，一是作為中國登記注冊的飛機飛出國門，二是作為中國研制的飛機銷往國外。對于飛出國門，我國作為國際民航組織成員國，已經建立了符合國際民航公約及其附件要求的適航審定體系，中國民航局頒發的適航證，可被其他國際民航組織成員國認可。中國航空公司可以運行中國登記注冊并具有中國適航證的C919飛機，飛往世界各地。

對于銷往國外，按照國際慣例，出口飛機應滿足進口國的適航要求。C919飛機在已獲得中國民航局的適航批準基礎上，可以通過雙邊適航來獲取進口國民航局的適航批準。目前，中國已與美歐等32個國家和地區簽訂了雙邊適航協議，為國產民機走向國際市場提供了良好的雙邊環境。

目前C919已取得了型號合格證，預計2022年完成首架交付。根據《中國(上海)自由貿易試驗區臨港新片區民用航空產業規劃(2021-2025)》，C919預計2023年實現批量交付、2025年具備年產50架的能力。經過多年的發展和蓄力，民用航空從產品研制到批量交付，正式進入發展提速關鍵期。

《2022-2027年中國航空發動機行業供需趨勢及投資風險研究報告》由中研普華研究院撰寫，本報告對該行業的供需狀況、發展現狀、行業發展變化等進行了分析，重點分析了行業的發展現狀、如何面對行業的發展挑戰、行業的發展建議、行業競爭力，以及行業的投資分析和趨勢預測等等。報告還綜合了行業的整體發展動態，對行業在產品方面提供了參考建議和具體解決辦法。

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